[發明專利]強韌性、抗沖擊軸承用鋼球的熱處理技術

在審

• 申請號: 201310579529.9
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN104651596A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 陳麗
• 主分類號: C21D9/36
• 分類號: C21D9/36;C21D1/18;C21D1/26;C21D1/28;C22C38/46
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種強韌性、抗沖擊軸承用鋼球的熱處理技術。屬于金屬材料熱處理技術領域。

背景技術

隨著我國石油工業的高速發展，作為開發勘探油氣田的井下動力螺桿鉆具的壽命長短，直接影響到油氣田的開發速度和經濟效益，而螺桿鉆具軸承壽命又是決定螺桿鉆具壽命的決定因素。根據石油行業使用鉆具的狀況，通過對大量的鉆具解剖分析來看：有70%～80%的鉆具都是因軸承損壞而報廢，而其中絕大多數又是由于軸承的滾動體（鋼球）因不適應鉆具的惡劣工作條件，易碎裂導致軸承運轉不良，從而直接影響到石油鉆具軸承的壽命。通過調查：此類軸承的工作條件極其惡劣，除承受很大的靜載荷（來自高的鉆壓）、沖擊載荷，還要在無潤滑或泥漿潤滑的條件下工作，因此軸承鋼球要具有高耐沖擊性的特點，這就要求鋼球具有較高的抗壓碎載荷能力。目前采用GCr15和G55SiMoV材料制造耐沖擊軸承用鋼球，其熱處理方法為常規退火(760～780℃時，保溫4～5h)和淬回火(830～850℃淬火，220～260℃回火)工藝，獲得硬度為55～59HRC，金相顯微組織由隱晶或細小結晶馬氏體及少量殘余奧氏體和碳化物組成。該工藝方法優點是可使鋼球具有較高的硬度、強度，鋼球的壓碎載荷值達到現行標準要求；缺點是鋼球的強韌性不高，實際使用中無法適應復雜多變地質狀況，因其抗沖擊壓碎能力偏低，造成鋼球破損、崩塊，引發軸承提前失效破壞。因而，人們迫切期待有一種強韌性、抗沖擊軸承用鋼球的熱處理技術問世。

發明內容

本發明的目的是提供一種強韌性、抗沖擊軸承用鋼球的熱處理技術，可使鋼球獲得最佳的強韌性配合，有效提高鋼球壽命。

本發明的技術方案是：所述的一種強韌性、抗沖擊軸承用鋼球的熱處理技術如下：

1．軸承用鋼球機械加工前材料需要熱處理，其工藝規程：

（1）正火處理：材料在爐中加熱到溫度為860～880℃時，保溫30～40min；然后將材料在油中冷卻至表面溫度為300～400℃時，取出材料在空氣中冷卻；

（2）退火處理：材料在爐中加熱到溫度為730～740℃時，保溫4～5h，隨爐降溫冷卻：

2．軸承用鋼球機械加工后半成品熱處理，淬回火工藝規程：

（1）淬火處理：工件在爐中加熱到溫度為870～880℃時，保溫25～35min，然后將工件在60～80℃的快速淬火油中淬火；

（2）回火處理：工件在爐中加熱到溫度為220～240℃時，保溫4～5h。

本發明可為制造強韌性、抗沖擊軸承用鋼球提供一種新品種材料-G50SiMoA，其主要元素為C、Si、Mo等，其中含碳量為(0.45～0.55)%，熱處理后可獲得較高的硬度和強度，又獲得最佳的強韌性配合；Mo是強碳化物形成元素，可以增加鋼的淬透性，細化晶粒，獲得最佳韌性，增加耐磨性；Si元素主要起固溶強化作用，提高鋼的抗回火穩定性、彈性極限及耐沖擊性能。本發明在熱處理技術中，耐沖擊軸承鋼球材料采用正火加退火的工藝后可獲得細小均勻的球化組織，硬度適宜為179～245HB；鋼球采用淬火加回火的工藝后可獲得位錯板條狀馬氏體與結晶馬氏體混合及少量殘余奧氏體和碳化物組織，硬度為57～60HRC，具有高的強韌性、耐磨性。通過本發明的晶粒細化、改變馬氏體組織形態的熱處理技術，使鋼球獲得最佳的強韌性配合，使鋼球的壓碎載荷值較現行標準要求提高50%以上有效提高鋼球壽命，從而提高石油螺桿鉆具軸承的使用壽命。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明作進一步的描述。

本發明的軸承用鋼球材料其化學組成為（重量百分含量）：C：0.?45～0.55，Si：0.?85～1.05,?Mn:0.?30～0.60,?Mo:0.?35～0.55,P=0.025,S=0.025,?Cr=0.02,V=0.10，Ni=0.30，Cu=0.25，其余為Fe和不可避免的雜質。

1.本發明的軸承用鋼球機械加工前材料需要熱處理，其工藝規程：

（1）正火處理：材料在爐中加熱到溫度為865～875℃時，保溫35min；然后將材料在油中冷卻至表面溫度為330～380℃時，取出材料在空氣中冷卻。

（2）退火處理：材料在爐中加熱到溫度為735～740℃時，保溫4.5h，隨爐降溫冷卻。硬度范圍為210～240HB。

2．軸承用鋼球機械加工后半成品熱處理，淬回火工藝規程：